Limitations Cognitives humaines. Une Application Clinique Large Et cohérente des Principes Physiologiques Nécessitera une Aide à la décision | Jiotower

André Cournand, Werner Forssmann et Dickinson Richards ont reçu le Prix Nobel pour leurs contributions physiologiques qui ont permis le développement de la cardiologie moderne, de la pneumologie et des soins intensifs. Parmi les contributions fondamentales de leur groupe, les relations entre les teneurs en gaz du sang et les pressions partielles sont des concepts importants pertinents pour de nombreuses décisions cliniques importantes aujourd’hui (1). J’ai donc constaté avec consternation l’absence de prise de conscience de ces concepts lors de deux rencontres internationales en 2016 en Amérique du Nord et en Asie. Pendant les périodes de discussion, quelqu’un a demandé au public d’experts si une personne au niveau de la mer avec une pression artérielle en oxygène (PaO2) de 95 mm Hg et une saturation en oxygène (SaO2) de 95% pouvait être hypoxémique. La réponse uniforme était “non” — aucune personne n’a proposé de “teneur réduite en oxygène (concentration artérielle en oxygène)” jusqu’à ce que l’anémie soit mentionnée. À ce stade des deux réunions, les auditoires ont reconnu le lien entre l’anémie et la concentration artérielle en oxygène réduite par conséquent. Restreindre l’interprétation de l’hypoxémie à SaO2 ou PaO2 conduit à une incohérence logique fondamentale. Un patient présentant une PaO2 ou une SaO2 normale et une insuffisance cardiaque à haut rendement due à une faible hémoglobine souffre d’une hypoxémie sévère (faible concentration artérielle en oxygène), avec insuffisance terminale (cardiaque). Restreindre l’interprétation à une PaO2 ou une SaO2 normale indique que le patient n’a pas d’hypoxémie. L’incohérence logique est: hypoxémie (faible concentration artérielle en oxygène) = pas d’hypoxémie (PaO2 ou SaO2 normal), c’est-à-dire “a = pas a”. Les trois réflexions d’O2 dans le sang doivent être examinées. Une diminution de l’un d’eux (PaO2, SaO2 ou concentration artérielle en oxygène) indique une hypoxémie.

Ces deux expériences représentent des exemples particuliers d’un problème à grande échelle : l’incapacité de nos systèmes éducatifs à permettre une large compréhension des principes physiologiques fondamentaux par les cliniciens (2). L’accent mis au cours des dernières décennies sur la science réductionniste, y compris les diverses branches de recherche “omiques”, a probablement contribué à une diminution de la compréhension des concepts de base de la physiologie appliquée. Certaines institutions universitaires ont, comme la mienne, supprimé leurs départements de physiologie. Cette défaillance du système éducatif suggère que l’on ne peut s’attendre à ce que les cliniciens prennent systématiquement des décisions cliniques liées aux meilleures preuves physiologiques — un problème à grande échelle avec de multiples déterminants (vide infra) qui sera probablement au moins partiellement résolu par l’application de protocoles informatiques détaillés qui incluent une logique physiologique solide (3). La déconcentration apparente actuelle des principes physiologiques de base semble faire partie d’un problème de décision clinique plus vaste — l’incapacité des cliniciens à lier systématiquement leurs décisions aux meilleures preuves (4, 5).

Les cliniciens n’appliquent pas systématiquement les soins sur la base des meilleures données probantes. Par exemple, à l’heure actuelle, les cliniciens en soins intensifs n’appliquent pas systématiquement le potentiel de sauvetage largement reconnu de la ventilation mécanique aux patients atteints de lésions pulmonaires aiguës (6) 16 ans après une publication historique (7). Les cardiologues n’appliquent pas systématiquement des traitements fondés sur des données probantes pour les patients en clinique d’insuffisance cardiaque qui semblent être des candidats appropriés (8). En fait, les opinions des cliniciens reflètent souvent mal leur performance réelle. Il s’agit d’une lacune humaine généralisée (9). Les humains surestiment généralement leurs performances (9-11). De plus, les cliniciens ne réussissent pas aux niveaux souhaités lors de l’évaluation quantitative des données. Par exemple, un traçage clair de la pression d’occlusion du ballonnet de l’artère pulmonaire n’a été correctement interprété par des infirmières et des médecins experts que la moitié du temps (12-14). Même lorsque les cliniciens sont absolument certains, leur estimation du résultat est imparfaite. Seize pour cent des patients des unités de soins intensifs, considérés par tous les cliniciens traitants comme incapables de survivre à leur séjour en unité de soins intensifs, ont en fait survécu (15). Des résultats similaires ont été obtenus dans l’étude sur l’Ibuprofène dans la septicémie lorsque des patients moribonds, dont on s’attendait sans équivoque à mourir, ont été exclus de l’inscription dans l’étude (16). Treize pour cent de ces patients exclus ont survécu (communication écrite personnelle, G. Bernard, 2012).

Notre incapacité à établir un lien entre les décisions et les meilleures données probantes est due en partie aux limitations cognitives des décideurs humains, y compris les décideurs cliniciens. On a estimé que la mémoire humaine à court terme ou de travail était limitée à 7 ± 2 variables dans les années 1950 (17). Une estimation plus actuelle est de 4 ± 1 constructions (18). La qualité de la décision se dégrade généralement une fois que cette limite de quatre constructions est dépassée (18). En raison de cette limitation, la plupart des décisions cliniques sont basées sur une à trois variables. Cette limitation nous permet d’élaborer des règles rationnelles pour la prise de décision, car chaque décision est basée sur si peu de variables d’entrée (3). La limite de quatre constructions semble surprenante pour les humains, qui surestiment généralement leurs performances (10). Cependant, cette limite de quatre constructions se reflète dans les comportements courants. La spirométrie est généralement évaluée avec des affichages graphiques de deux paires de variables (courbes volume–temps et débit–volume). Même si l’expiration forcée n’implique que trois variables (débit, volume et temps), nous n’affichons généralement pas les trois variables dans un graphique en trois dimensions car il est trop difficile à interpréter pour la plupart des téléspectateurs. Une construction physiologique centrale associée à la limitation du débit et à la taille et à la forme de multiples structures de différents systèmes corporels n’implique que quatre pressions: entrée, sortie, intérieur et extérieur. Pinlet-Poutlet est la chute de pression résistive associée aux systèmes conducteurs qui déplacent le matériau d’un point à un autre. Pinside-Poutside est la différence de pression transmurale qui détermine la taille et la forme d’un corps tridimensionnel aux propriétés élastiques. Ces quatre pressions simples constituent le fondement d’importants comportements physiologiques des vaisseaux conducteurs dans le système vasculaire, les voies respiratoires et le tractus urogénital, entre autres. Une publication de l’American Physiological Society a reconnu la difficulté à comprendre ce principe physiologique et d’autres principes physiologiques fondamentaux rencontrés par les étudiants et les praticiens cliniques. La publication a exploré des stratégies pour remédier à ce faible niveau de compréhension des principes physiologiques fondamentaux chez les cliniciens (2).

Des protocoles informatiques détaillés et contextuels peuvent générer des instructions médicales personnalisées qui sont bien adaptées aux besoins individuels des patients au fil du temps (19-24). Nous avons développé les premiers protocoles informatiques détaillés tenant compte du contexte pour un essai clinique d’élimination extracorporelle du CO2 chez des patients atteints du syndrome de détresse respiratoire aiguë (19). De tels protocoles sont associés à des résultats cliniques plus favorables que ceux associés à des décisions de cliniciens sans aide (20). Les protocoles peuvent également servir à traduire facilement les résultats de la recherche en pratique clinique (23). La faisabilité de l’élaboration, de la validation et de la mise en œuvre de tels protocoles n’est plus en question. Cependant, des questions importantes restent sans réponse concernant la fraction des tâches et des défis cliniques pouvant faire l’objet d’un tel protocole d’aide à la décision, et la capacité de mettre en œuvre de tels protocoles à l’échelle d’un grand établissement à l’autre. Une application généralisée serait probablement un moyen efficace d’assurer une amélioration continue de la qualité et de mettre en place un système de soins de santé d’apprentissage. Ce serait également un moyen d’intégrer des informations physiologiques à la fois pour la prise de décision et à des fins éducatives. Cela pourrait permettre une large diffusion des importantes contributions physiologiques de Cournand, Richards, Riley et ses collègues à une communauté de cliniciens.

Pour explorer une source de surcharge d’informations sur les cliniciens, j’ai compté le nombre de catégories variables pour un patient de l’unité de soins intensifs soutenu par une ventilation mécanique. J’ai limité le compte aux variables facilement identifiables dans le dossier médical et j’ai ignoré les notes des médecins, des infirmières, des thérapeutes, des consultants, tous les rapports d’imagerie et de pathologie et d’autres sources d’information. J’ai compté 236 catégories variables considérées par les cliniciens de l’unité de soins intensifs. Les décisions concernant le syndrome de détresse respiratoire aiguë induit par la septicémie peuvent, par exemple, impliquer de multiples variables de ventilation mécanique, d’oxygénation artérielle, de perfusion circulatoire, rénale, pharmacologique et intraveineuse, en plus de multiples suggestions de consultants. Bien que la surcharge informationnelle des cliniciens soit reconnue depuis plus d’un siècle (25, 26), beaucoup perçoivent que la médecine a toujours exigé des médecins qu’ils traitent d’énormes quantités de données et que la capacité de gérer la complexité distingue les bons médecins des autres (27). Il semble correct, en valeur nominale, qu’avoir une plus grande capacité à gérer plusieurs éléments en mémoire à court terme ou de travail contribuera à des performances supérieures. La capacité de la mémoire de travail représente une composante importante (un tiers à la moitié) de l’intelligence générale (28). Néanmoins, la capacité de mémoire de travail même des cliniciens aux performances supérieures est très faible par rapport au nombre de variables auxquelles sont confrontés les décideurs cliniques dans des contextes cliniques complexes communs. Même les meilleurs cliniciens commettent des erreurs et exécutent de manière incohérente (4).

Si les résultats des patients n’étaient pas influencés par les variations dans la prise de décision des cliniciens, les observations susmentionnées seraient sans importance. Cependant, l’Institut de médecine estime que les erreurs médicales sont responsables d’un plus grand nombre de décès que ceux causés par de nombreuses catégories de maladies ou de blessures redoutées (5). Les estimations plus récentes sont encore plus élevées (29), un rapport estimant que l’erreur médicale est la troisième cause de décès aux États-Unis (30). Pour aggraver les choses, l’Institute of Medicine estime qu’un tiers de nos 3 billions de dollars de dépenses nationales en soins de santé sont déboursés pour des soins inutiles ou inefficaces. Cela représente une dépense d’environ 1 billion de dollars, soit environ 1,4 fois notre budget total de la défense nationale. Les efforts visant à réduire ou à éliminer les variations injustifiées dans les soins devraient donc être une priorité nationale (31, 32). En fait, il fait l’objet d’un certain nombre de stratégies de processus métier, destinées à améliorer cet ensemble de problèmes et de défis (33). Malheureusement, les stratégies de processus métier largement appliquées qui incluent l’amélioration continue de la qualité, l’amélioration totale de la qualité, le préjudice zéro pour le patient, le Six Sigma et d’autres n’englobent pas le problème central de soutenir et de décharger le décideur clinicien cognitivement limité. Ils ne parviennent donc pas à résoudre un problème fondamental des soins de santé : les décideurs cliniciens sont un déterminant majeur des dépenses de santé. On peut soupçonner que les problèmes en discussion seraient atténués par la mise en place d’un système intégré avec un seul payeur (nous n’avons pas de système de soins de santé intégré aux États-Unis). Il convient de noter un rapport de l’Institut canadien d’information sur la santé indiquant une dépense similaire (environ 30 %) pour des soins inappropriés dans le système de soins de santé canadien à payeur unique (34, 35). Ainsi, l’organisation du système de santé et la structure de paiement ne semblent pas être le facteur déterminant. Cette similitude de performance des États-Unis. et les systèmes canadiens concernant les dépenses inappropriées en matière de soins de santé sont conformes à l’interprétation selon laquelle le problème fondamental incombe aux décideurs cliniciens. Pourtant, je ne connais aucun programme systématique visant à explorer l’application scientifique rigoureuse de protocoles informatiques détaillés qui pourraient décharger les cliniciens surchargés d’informations, induire des décisions cohérentes liées à des preuves, assurer l’application cohérente de principes physiologiques sains et même contrôler automatiquement des dispositifs tels que des ventilateurs mécaniques ou des machines de remplacement rénal extracorporelles. La fraction de la prise de décision clinique pouvant faire l’objet d’un contrôle en boucle fermée (automatique) ou d’un contrôle en boucle ouverte (un clinicien examine et accepte ou refuse une instruction) reste inexplorée.

Je me demande pourquoi la modélisation physiologique extensive du corps humain n’est pas largement intégrée dans de tels protocoles dans un effort national systématique, car il semble possible de le faire (19, 20, 24, 36-39). Compte tenu de l’accent mis sur la formation en physiologie pour les cliniciens et du faible niveau de compréhension des principes de base physiologiques (2), cela semble une étape logique pour les communautés clinique et physiologique. Cependant, un effort systématique nécessiterait des décisions de plusieurs directions et un financement des agences nationales. Je ne vois pas de preuve que cela se produira dans un avenir proche. Cela exigerait la reconnaissance des limitations cognitives humaines, l’acceptation de la nécessité de rechercher un soutien à la décision physiologiquement solide à des fins de recherche clinique et de soins cliniques, et la restructuration de l’infrastructure de rétention et de promotion dans le milieu universitaire pour permettre aux jeunes médecins intéressés de jouer un rôle de premier plan dans cet effort. Les jeunes médecins supervisant la conservation d’un protocole informatique détaillé qui fournit des instructions cliniques personnalisées pourraient, je soupçonne, avoir peu de publications par an, par rapport à leurs homologues des laboratoires de sciences réductionnistes. La conservation nécessiterait probablement un suivi de la littérature en portant une attention particulière à toutes les publications connexes; une révision de la logique lorsque de nouvelles informations l’indiquent; la mise à l’essai, in silico, de la nouvelle logique par rapport aux données d’entrée validées et aux résultats du protocole; l’examen du protocole révisé avec un petit groupe approprié d’experts; tester et valider la sécurité du protocole révisé dans un environnement clinique pouvant fonctionner comme un laboratoire de résultats cliniques humains; et enfin publier la révision, en remplaçant les copies Web existantes de la version précédente. Il s’agit d’un engagement important qui nécessiterait un financement assuré et un changement culturel majeur dans la communauté des soins de santé. Au cœur de ce changement culturel serait de reconnaître que nos objectifs en matière de soins de santé ne seront probablement pas atteints en insistant constamment sur le modèle hippocratique (expert non assisté, autoritaire) du clinicien. Au contraire, bien que nous continuions à avoir besoin d’experts, ces experts devraient être aidés par des protocoles informatiques détaillés qui embrassent les constructions physiologiques de base et fournissent des instructions cliniques personnalisées. Ces protocoles pourraient fournir une formation médicale continue efficace en reflétant la logique et les constructions physiologiques contenues dans les règles du protocole, au moment opportun pour l’éducation — lorsque le décideur clinicien s’enquiert d’une instruction protocolaire. Une telle éducation pourrait apporter les contributions physiologiques de Cournand, Richards et ses collègues directement aux décideurs cliniques au sein de la vaste communauté des soins de santé.